[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Formbauteils ungleichmäßiger
Dicke aus mindestens zwei Blechen, die durch Rollprofilierung zwischen einer rotierenden
ersten Rolle und mindestens einer entgegengesetzt der ersten Rolle rotierenden zweiten
Rolle geführt werden. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein insbesondere nach
diesem Verfahren hergestelltes Formbauteil.
[0002] Formbauteile ungleichmäßiger Dicke ermöglichen eine gewichtsoptimierte Anpassung
des Formbauteils an die auftretenden Belastungen. Sie werden dementsprechend insbesondere
im Leichtbau und im Automobilbereich verwendet.
[0003] Derartige Formbauteile können z.B. aus mehreren Blechlagen hergestellt werden, indem
die Ausgangsbleche getrennt verformt und anschließend miteinander verbunden werden.
Hierbei ist jedoch die Verwendung mehrerer Werkzeuge notwendig, wobei im allgemeinen
aufgrund der Fertigungstoleranzen nur eine unzureichende Passform der beiden Teile
erreicht wird und ggf. eine Nachbearbeitung notwendig ist.
[0004] Weiterhin sind Patchwork-Tiefziehverfahren bekannt, bei denen zurechtgeschnittene
Bleche gemeinsam tiefgezogen und miteinander verbunden werden. Desweiteren sind Tailored-Blank
Verfahren bekannt, bei denen Bleche unterschiedlicher Dicke zunächst zurechtgeschnitten
und aneinandergefügt werden und nachfolgend umgeformt, z.B. tiefgezogen werden.
[0005] Patchwork-Tiefziehverfahren sind jedoch relativ aufwendig und kostenträchtig, da
zunächst Blechausschnitte aus einem Ausgangsmaterial, z.B. einem Blechcoil, in einer
Schneidvorrichtung zurechtgeschnitten, anschließend z.B. durch Positionierstifte in
gewünschter Weise aufeinander positioniert und nachfolgend in einer Tiefziehvorrichtung
tiefgezogen werden müssen. Hierbei ist eine diskontinuierliche Beschickung der Tiefziehvorrichtung
mit den jeweiligen Blechplatinen notwendig.
[0006] Tailored-Blank-Umformverfahren sind ebenfalls relativ aufwendig, da hier ebenfalls
Blechzuschnitte aus einem Ausgangsmaterial ausgeschnitten werden müssen, evtl. eine
Nachbehandlung der stirnseitigen Schnittflächen notwendig ist, die Bleche an den schmalen
Stirnflächen miteinander verschweißt und nachfolgend einer Umformvorrichtung, z.B.
einer Tiefziehvorrichtung, zugeführt werden müssen.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber dem Stand der Technik Verbesserungen
zu schaffen und insbesondere eine kostengünstige Herstellung eines Formbauteils mit
einer gewünschten Variation seiner Dicke zu ermöglichen.
[0008] Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet,
dass die Rollprofilierung der mindestens zwei Bleche gemeinsam vorgenommen wird, indem
die mindestens zwei Bleche sich zumindest teilweise überlappen und gemeinsam zwischen
die erste Rolle und die zweite Rolle geführt werden, und dass die Bleche während oder
nach der Rollprofilierung durch eine zusätzliche Maßnahme miteinander verbunden werden.
[0009] Weiterhin wird die genannte Aufgabe gelöst durch ein Formbauteil ungleichmäßiger
Dicke mit mindestens zwei Blechstücken, die gemeinsam durch Rollprofilierung geformt
sind und in Verbindungsflächen miteinander verbunden sind.
[0010] Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, zwei Bleche, z.B. ein Grundblech und ein Verstärkungsblech
gemeinsam zu rollprofilieren. Hierbei können auch mehrere Verstärkungsbleche, insbesondere
übereinander oder ggf. auch nebeneinander auf das Grundblech gelegt werden, um gewünschte
Dickenverteilungen des Formbauteils zu erreichen. Weiterhin können auf jede Seite
des Grundbleches ein oder mehrere Verstärkungsbleche gelegt werden. Erfindungsgemäß
können auch zwei Bleche den Rollen derartig zugeführt werden, dass sie sich in seitlichen
Bereichen teilweise überlappen, so dass ein rollprofiliertes Formbauteil hergestellt
wird, das einen mittleren, mehrlagigen Bereich und äußere einlagige Bereiche aufweist.
Zusätzlich zu dem gemeinsamen Umformvorgang der beiden Bleche werden diese, vorzugsweise
im Bereich der Verformung durch weitere Maßnahmen miteinander verbunden, beispielsweise
durch Schweißen, Kleben oder eine zusätzliche mechanische Formgebung.
[0011] Somit wird ein kontinuierlicher Umformvorgang gewährleistet, bei dem ständig Bleche
bzw. ein Blechband zugeführt und entnommen werden können. Somit wird mit relativ geringem
Aufwand eine hohe Produktivität gewährleistet.
[0012] Erfindungsgemäß wird gegenüber einer einfachen Rollprofilierung eines einzigen Bleches
durch die Verwendung mehrerer Blechlagen, insbesondere auch durch die Verwendung von
Blechen unterschiedlicher Dicke, eine größere Variation der Dicke des Formbauteils
ermöglicht.
[0013] Gegenüber einem Patchwork-Tiefziehverfahren werden vorteilhafterweise auch andere
Formen und Variationen der Dicke des Bauteils ermöglicht, da beim Rollprofilieren
die Breite des Blechbandes konstant bleibt.
[0014] Die Bleche können nach der Rollprofilierung in einer den Rollen nachgeordneten Vorrichtung,
z.B. einer Schweißvorrichtung, miteinander verbunden werden. Hierbei kann z.B. ein
Elektrodenschweißverfahren oder ein Lichtbogenschweißverfahren, z.B. ein magnetisch
gesteuertes Lichtbogenschweißverfahen (magnetic arc-Schweißverfahren) verwendet werden.
Weiterhin können die Bleche mechanisch gefügt, z.B. durch Umlegen einzelner Blechteile,
oder geclincht oder genietet werden.
[0015] Die Verbindung der Bleche kann auch während des Rollprofilierens durch mechanisches
Fügen erreicht werden. Die Verformung der Bleche zum mechanischen Fügen durch Umlegen
einzelner Blechteile, Clinchen oder Nieten, erfordert gegenüber dem gemeinsamen Umformvorgang
zur Herstellung der Formteile eine um Größenordnung geringere Verformung und Verformungskraft
der Bleche.
[0016] Erfindungsgemäß kann insbesondere auch ein Kleber zum Verbinden der Bleche verwendet
werden, der auf der Verbindungsseite eines Bleches oder den Verbindungsseiten beider
Bleche vor dem Rollprofilieren aufgebracht wird. Bei dem gegenseitigen Verpressen
der Bleche während der Rollprofilierung wird eine großflächige Anlage der Bleche aneinander
und eine hohe Druckeinwirkung auf die Verbindungsflächen erreicht, die zu einer guten
Klebeverbindung führt. Der Kleber kann nach der Rollprofilierung aushärten. Weiterhin
ist die Verwendung eines druckaushärtenden Klebers möglich, der während der Rollprofilierung
aushärtet.
[0017] Erfindungsgemäß können das Grundblech und/oder das Verstärkungsblech als Bänder direkt
von Blechcoils großer Länge abgerollt werden, so dass ein oder beide Ausgangsbleche
in einem Endlosverfahren zugeführt werden können, das lediglich in größeren Zeitabschnitten
einen Wechsel des Blechcoils erfordert. Hierdurch wird eine kostengünstige Herstellung
des Formbauteils ermöglicht, da das in Blechcoils gelieferte Blech nicht vor dem Herstellungsvorgang
zunächst in einer zusätzlichen Bearbeitungsvorrichtung in einzelne Blechabschnitte
zurechtgeschnitten werden muss, wie es z.B. bei Patchwork-Tiefziehverfahren notwendig
ist.
[0018] Vorteilhafterweise werden die mindestens zwei Bleche, ggf. auch weitere Verstärkungsbleche,
direkt vom Blechcoil abgerollt. Alternativ dazu können, wenn eine Verstärkung eines
Grundbleches in einzelnen Längenabschnitten erwünscht ist, Blechabschnitte als Verstärkungsbleche
auf das von einem Blechcoil abgerollte Grundblech periodisch aufgesetzt werden. Ein
derartiges Verfahren ist insbesondere bei Verwendung eines Klebers vorteilhaft, da
hierdurch eine gute und sichere Positionierung des Verstärkungsbleches auf dem Grundblech
ermöglicht wird.
[0019] Das Verstärkungsblech kann insbesondere eine geringere Breite als das Grundblech
aufweisen und somit lediglich einzelne Bereiche des Formbauteils verstärken. In diesem
Fall ist es vorteilhaft, das Verstärkungsblech oberhalb des Grundbleches zuzuführen,
da hierbei nach der Rollprofilierung das breitere Grundblech abgeführt werden kann
und hierbei das Verstärkungsblech trägt. Das Verstärkungsblech kann insbesondere im
Inneren eines halboffenen Bereiches des Formbauteils, der z.B. eine Trapezform, V-Form
oder U-Form aufweist, angeordnet werden, um diesen im allgemeinen weicheren Bereich
zu verstärken.
[0020] Indem Bleche seitlich zueinander versetzt und teilweise sich überlappend den Rollen
zugeführt werden, kann aus Ausgangsblechen einer kleineren Breite ein Formbauteil
mit einer relativ großen Breite hergestellt werden.
[0021] Durch das Einprägen von Sicken oder Kanten in die beiden Bleche während der Rollprofilierung
wird eine gute Positionierung der verformten Bleche aufeinander gewährleistet, so
dass ein Verrutschen der Bleche aufeinander vor dem Verbinden verhindert wird.
[0022] Zum Verhindern von Korrosion in den Spalten zwischen den Blechen kann auf einem oder
beiden Blechen eine Beschichtung, vorzugsweise eine organische Beschichtung, insbesondere
als Korrosionsschutzmittel, vorgesehen sein.
[0023] Die Bleche können nach der Entnahme aus den Rollen abgeschnitten und nachfolgend
verbunden werden. Weiterhin ist es möglich, nach der Entnahme aus den Rollen die Bleche
zunächst miteinander zu verbinden und nachfolgend das Formbauteil auszuschneiden.
[0024] Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungen
näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1:
- Einen Teil einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß
einer ersten Ausführungsform;
- Figur 2:
- eine Schnittansicht eines Formbauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- Figur 3:
- eine Schnittansicht gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 4:
- eine perspektivische Ansicht eines Formbauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
- Figur 5:
- eine Schnittansicht eines Formbauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
[0025] Eine Oberrolle 1 und eine Unterrolle 2, die sich gemäß den Pfeilen P1 und P2 gegenläufig
drehen, dienen in an sich bekannter Weise zur Rollprofilierung von zugeführtem Bandmaterial.
Ein Grundblech 3 und ein Verstärkungsblech 4 werden zwischen Umfangsflächen 5 und
6 der Rollen geführt, von diesen ergriffen und senkrecht zu der Bandlaufrichtung verformt,
insbesondere eingedrückt. Nachfolgend wird ein Formbauteil 7 ausgegeben, das ein verformtes
Grundblechstück 8 und ein verformtes Verstärkungsblechstück 9 aufweist.
[0026] Das Grundblech 3 und/oder das Verstärkungsblech 4 können von Blechcoils als Bandmaterial
zugeführt werden, so dass das Formbauteil 7 durch Abschneiden des erzeugten Bandmaterials
gewonnen werden kann. Weiterhin ist es möglich, vorgefertige Blechabschnitte für das
Grundblech und/oder das Verstärkungsblech zu verwenden. Hierbei kann z.B. das Grundblech
3 von einem Blechcoil als Bandmaterial zugeführt werden und jeweils Blechabschnitte
vorbestimmter Länge als Verstärkungsbleche 4 verwendet werden, die periodisch gemäß
Figur 1 direkt zwischen die Rollen zugeführt werden oder auf dem Grundblech 3 in vorbestimmten
Abständen positioniert werden, so dass sie anschließend zwischen den Rollen 1, 2 gemeinsam
mit dem Grundblech 3 verformt werden.
[0027] Das Verstärkungsblech 4 kann insbesondere eine geringere Breite als das Grundblech
3 aufweisen. Das erzeugte Formbauteil kann insbesondere eine halboffene bzw. konkave
Form oder mehrere halboffene Bereiche aufweisen. In diesem Fall liegt das Verstärkungsblech
vorteilhafterweise im Inneren des halboffenen Bereiches.
[0028] Gemäß Figur 1 wird ein Formbauteil 7 mit einer Trapezform hergestellt, in dessen
Inneren das verformte Verstärkungsblechstück 9 angeordnet ist. Gemäß Figur 2 kann
bei einem derartigen Formbauteil auch ein Rand mit mehreren Vertiefungen, Sicken oder
Kanten ausgebildet werden, um eine gewünschte Form zu erreichen oder die Steifigkeit
des Formbauteils zu erhöhen. Das verformte Verstärkungsblechstück 9 liegt gemäß Figur
2 derartig in dem trapezartigen bzw. halboffenen Bereich 10 des Formbauteils 7, dass
in den Seiten 11, 12, 13 des trapezförmigen Bereiches des Grundblechstückes 8 Flächenabschnitte
14, 15, 16 des verformten Verstärkungsblechstückes 9 anliegen.
[0029] Die seitlichen Flächenabschnitte 14 und 15 können gemäß Figur 2 vollständig innerhalb
des trapezförmigen Bereiches des Grundblechstückes 8 liegen. Alternativ dazu kann
gemäß Figur 3 das verformte Verstärkungsblechstückes 9 in Randabschnitten 17, 18 aus
dem halboffenen bzw. trapezförmigen Bereich 10 des Formbauteils herausragen.
[0030] Vorteilhafterweise liegt das verformte Verstärkungsblechstück 9 vollständig an dem
Grundblechstück 8 an. Es kann mit dem Grundblechstück 8 über die gesamte Fläche oder
in einigen Teilbereichen verbunden sein.
[0031] Werden die Blechbänder 3,4 seitlich zu der Längsrichtung L versetzt den Rollen 1,2
zugeführt, so kann ein Formbauteil gemäß Figur 5 erzeugt werden, bei dem sich Blechstücke
28,29 in seitlichen Randbereichen bzw. Seitenbereichen 26,27 überlappen. Diese Überlappung
kann insbesondere, wie in Figur 5 gezeigt, in einem halboffenen bzw. konkaven Bereich
110 ausgebildet werden, so dass dieser halboffene Bereich doppelwandig und somit verstärkt
ausgebildet ist. Somit können auch Formbauteile mit einer größeren Breite als die
zugeführten Blechbänder 3,4 erzeugt werden. Erfindungsgemäß können hierbei auch mehrere
Bänder nebeneinander mit teilweise Überlappung verformt werden, so dass prinzipiell
auch beliebig breite Formbauteile hergestellt werden können.
[0032] Die Verbindung des verformten Grundblechstückes 8 und des verformten Verstärkungsblechstückes
9 kann durch ein Schweißverfahren nach der Rollprofilierung hergestellt werden. Hierbei
kann eine Verschweißung großflächig, z.B. durch ein magnetic-arc-Verfahren, oder durch
einzelne Schweißpunkte, z.B. durch ein Elektrodenschweißverfahren, erreicht werden.
[0033] Alternativ oder zusätzlich zu einem Verschweißvorgang können die Bleche auch miteinander
verklebt werden. Hierbei wird vorteilhafterweise ein Kleber auf einer Verbindungsfläche
20 des Grundbleches 3 und/oder einer Verbindungsfläche 21 des Verstärkungsbleches
4 angebracht. Falls das Verstärkungsblech 4 wie, in Figur 1 gezeigt, eine geringere
Breite als das Grundblech 3 aufweist, kann der Kleber insbesondere auf der Verbindungsfläche
21 vorgesehen werden.
[0034] Durch die Rollprofilierung werden die Bleche mit hohem Druck gegeneinander verpresst,
so dass eine gute Klebeverbindung bewirkt wird. Der Kleber kann nach der Rollprofilierung
aushärten. Weiterhin ist es möglich, einen druckaushärtenden Kleber zu verwenden,
so dass eine Aushärtung zumindest im wesentlichen während der Rollprofilierung stattfindet.
[0035] Bei Verwendung von Blechmaterial großer Länge, z.B. aus Blechcoils, können die miteinander
verklebten, verformten Blechstücke 8 und 9;28,29 nachfolgend in einer Schneidvorrichtung
wie oben beschrieben direkt in der gewünschten Länge voneinander getrennt werden,
wobei vor oder während des Schneidvorgangs ein zusätzlicher Beschnitt des Formbauteils
und gegebenenfalls ein zusätzliches Vernieten durchgeführt werden kann. Das Grundblech
3 und/-oder das Verstärkungsblech 4 können mit einer Beschichtung, z.B. einer organischen
Beschichtung, versehen sein. Diese organischen Beschichtung kann insbesondere als
Korrosionsschutzmittel dienen, um eine Korrosion des Formbauteils zwischen den beiden
Blechteilen zu verhindern. Der Kleber ist in diesem Fall entsprechend auf der beschichteten
Fläche angebracht.
[0036] Figur 4 zeigt ein aufwendiger geformtes Formbauteil, das ebenfalls einen trapezförmigen
Bereich 22 sowie ausgeschnittene Löcher 23, 24, 25 aufweist. Hierbei können die einzelnen
Ränder, Sicken und Kanten während der Rollprofilierung eingeprägt werden.
1. Verfahren zum Herstellen eines Formbauteils ungleichmäßiger Dicke aus mindestens zwei
Blechen, die durch Rollprofilierung zwischen einer rotierenden ersten Rolle (1) und
mindestens einer entgegengesetzt der ersten Rolle (1) rotierenden zweiten Rolle (2)
geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollprofilierung der mindestens zwei Bleche (3, 4) gemeinsam vorgenommen
wird, indem die mindestens zwei Bleche (3, 4) sich zumindest teilweise überlappen
und gemeinsam zwischen die erste Rolle (1) und die zweite Rolle (2) geführt werden,
und dass die Bleche (3, 4) während oder nach der Rollprofilierung durch eine zusätzliche
Maßnahme miteinander verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (3, 4) miteinander
während der Rollprofilierung verbunden werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (3, 4) miteinander
verschweißt, durch einen Kleber verbunden und/oder mechanisch gefügt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche miteinander durch
einen druckaushärtenden Kleber verbunden werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blech
(3) oder mehrere Bleche (3, 4) von einem Blechcoil zugeführt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blech (3) von dem Blechcoil
als Blechband zugeführt wird und mindestens ein weiteres Blech periodisch als Blechabschnitte
auf das Blechband gesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstärkungsblech
mit einer geringeren Breite und/oder geringeren Dicke den Rollen oberhalb eines Grundbleches
(3) zugeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das verformte Verstärkungsblech
(9) zumindest teilweise im Innern eines halboffenen Bereiches (10) des verformten
Grundbleches (8) angeordnet ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder
mehrere Bleche (3, 4) zumindest auf einer Verbindungsseite (20, 21) mit einer Beschichtung
versehen sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Rollprofilieren
Sicken in Ränder der Bleche (3, 4) gedrückt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder
mehrere Löcher (22, 23, 24, 25) in das Formteil (7) geschnitten werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder
mehrere Bleche ein Lochblech oder Gitterblech ist/sind.
13. Formbauteil ungleichmäßiger Dicke, insbesondere herstellbar mit einem Verfahren nach
einem der Ansprüche 1 bis 12 mit mindestens zwei Blechstücken (8, 9; 28, 29), die
gemeinsam durch Rollprofilierung geformt sind und in Verbindungsflächen (20, 21) miteinander
verbunden sind.
14. Formbauteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blechstück mit einer
geringeren Breite ein Verstärkungsblechstück (9) ist, das vollständig auf dem Grundblechstück
(8) mit größerer Breite aufliegt.
15. Formbauteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Blechstücke (28,
29) in seitlichen Randbereichen (26, 27) überlappen.
16. Formbauteil nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich
die Blechstücke (28,29) sich in seitlichen Randbereichen (26,27) überlappen.
17. Formbauteil nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das es
einen halboffenen, mehrlagigen Bereich (10) aufweist.
18. Formbauteil nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechstücke
(8,9;28,29) miteinander verklebt und/oder verschweißt und/oder mechanisch gefügt sind.
19. Formbauteil nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechstücke
an ihren Verbindungsseiten (20, 21) mit einer Beschichtung versehen sind.
20. Formbauteil nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder
mehrere Löcher (22,23,24,25) in zumindest einem der Bleche oder mehreren Blechen (8,9;28,29)
vorgesehen sind.
21. Formbauteil nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eines
der Bleche oder mehrere der Bleche (8,9;28,29) ein Lochblech oder ein Gitterblech
ist/sind.